EP0890847A2 - Vorrichtung zur Ermittlung der magnetischen Feldstärke des Erdmagnetfeldes, insbesondere in einer Fahrzeugnavigationseinrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur Ermittlung der magnetischen Feldstärke des Erdmagnetfeldes, insbesondere in einer Fahrzeugnavigationseinrichtung Download PDF

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magnetic field
measurement
earth
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determining
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Klaus-Dieter Dipl.-Ing. Hanke (Th)
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Mannesmann VDO AG
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/0206—Three-component magnetometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C17/00—Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
    • G01C17/02—Magnetic compasses
    • G01C17/28—Electromagnetic compasses

Definitions

  • the invention relates to a device for determining the magnetic Field strength of the earth's magnetic field according to the preamble of the first Claim.
  • the components of the earth's magnetic field are used in many automotive Applications - such as navigation devices, electronic compasses or Accident data storage - by orthogonally arranged Magnetic field sensors detected, which are realized for example by coils.
  • the magnetic field sensors are in Integrated circuit arrangements that the signals of the magnetic field sensors prepare for a transportable and evaluable measured value. This Circuit arrangements form the operating circuit of the magnetic field sensors.
  • a generic operating circuit for a magnetic field sensor is off the document DE 195 38 757 C1 known. First, it is in an oscillator operated measuring coil to determine their working point and to create a working area that is as linear as possible is magnetically biased. Then is the measuring field, that is, that component of the earth's magnetic field in Coil longitudinal direction, through a closed control loop in which the Oscillator forms the controlled system, a magnetic compensation field superimposed, the compensation current to the flux density of the measuring field is proportional. To eliminate drift phenomena, especially from the temperature drift acting on the measurement signal becomes the direction of energization in the coils continuously reversed in time. The measurement signal then results from a difference measurement of the required Compensation current for both magnetization directions. It's in shape a sequence of discrete measured values.
  • the operating circuit described supplies its measurement signal for further Evaluation to a control unit.
  • a certain number of successive measured values in temporarily stored in a memory assigned to the control unit.
  • the control unit calculates the mean value over this number of measured values and stores this mean value for further signal evaluation.
  • This The procedure is described, for example, in the document EP 0 596 320 A1. With continuous measurement value acquisition in all spatial directions also the averaging simultaneously and in parallel for the measurement signals from all Operational circuits. For this, there are considerable memory and To provide computing resources, which is also for cost reasons is disadvantageous. In addition, such an approach creates a fairly complex, and therefore memory-intensive structure for the control program. You could in conventional generic devices on this But do not forego effort because of the alternative possibility of recording no measurement results from individual instantaneous values in each spatial direction can provide satisfactory accuracy.
  • the advantage of the proposed method is that the Measuring arrangement only requires a single operating circuit, and yet Measured values of a spatial magnetic field can be recorded. Furthermore no individual values are collected, but instead, depending on the spatial direction Measuring time correlating with each other with sufficient accuracy Average values formed from short sequences of measured values, their accuracy of information is higher than that of single measurements.
  • Figure 1 shows a simplified block diagram of the measurement setup for performing the proposed method.
  • Figure 2 shows the operating circuit according to DE 195 38 757 C1, which further develops the present solution.
  • Figure 3 shows a flow chart for sensor control.
  • an LC oscillator 1 is operated with a first coil 2.
  • the field strength-dependent, sinusoidal oscillator frequency f Osz is converted into a square wave signal by a suitable adaptation circuit 4 and then a frequency-voltage converter 5 supplied, whose output is connected to a subtractor 6, to which a of the instantaneous oscillator frequency f osc proportional voltage value u to u from a preset voltage target value corresponding to the ideal nominal frequency f to the oscillator corresponds, is subtracted.
  • the reference frequency f ref of the oscillator is the frequency which the oscillator 1 in the unloaded state, ie in the absence of said target field H e, assumes in its operating point, where H E of the called component to be measured, the magnetic field in the coil longitudinal direction.
  • the difference between the two voltage values u soll and u ist is fed to a controller 7, which adjusts the operating current 1 for the compensation coil 3 in such a way that the voltage difference (u soll - u ist ) approaches zero and the change caused by the measuring field H E the inductance 2 and the resulting change in the oscillator frequency f Osz is compensated, whereby the oscillator frequency f Osz remains more or less constant depending on the control speed of the control loop.
  • the amplitude of the operating current 1 for the compensation coil 3 is directly proportional to the strength of the component of the measuring field H E in the longitudinal direction of the coil and thus changes in the same way as the strength of the measuring field.
  • the actual measured variable can therefore be derived directly by evaluating the amplitude of the operating current 1.
  • the operating current I flowing through the compensation coil 3 is conducted via a shunt resistor 10 to ground GND in order to make the current I evaluable as a voltage signal.
  • the voltage signal is fed to an analog-digital converter 12 for further processing via a filter element 11 designed as a low-pass filter, which is carried out in a downstream control unit, not shown in this figure.
  • Parasitic current components are interfering factors that result from the fact that the alternating field of the LC oscillator 1 is not ideal, but is, due to the circuit design of the oscillator, superimposed by a DC component that results from an unavoidable cross current in the oscillator 1.
  • the actuations 8 and 13 are controlled by the control unit, not shown in this figure.
  • FIG. 1 now shows the proposed measurement setup in simplified form, whereby for a magnetic field sensor Mx, My and Mz is provided in each spatial direction.
  • each magnetic field sensor should consist of a coil arrangement, as in Figure 2 is shown.
  • the ferromagnetically biased measuring coil 2 can do this be wound with the compensation coil 3, but both coils remain electrically isolated from each other. It is advantageous to run the coils in opposite directions to wrap.
  • the operating circuit BS which corresponds to the circuit structure according to FIG 2 corresponds, the changeover switch pairs 9a, 9b and 14a, 14b are so formed that the actuators 8 and 13, the magnetic field sensors Mx, My and Mz cyclically with the control electronics of the operating circuit BS get connected.
  • the operations 8 and 13 are in a fixed Clock from a control unit ⁇ C by a microcontroller or a other logic unit is realized, controlled. You can programmatically Switching states at output circuits of the microcontroller, whereby the changeover switch pairs 9a, 9b and 14a, 14b in a defined position to be brought.
  • the proposed procedure now brings the first magnetic field sensor Mx in operative connection with the operating circuit. Then in one determined clock a number of n measured values recorded and over the A / D converter 12 is supplied to the control unit .mu.C, which is the mean calculated and stored in a memory Sp assigned to it.
  • the control unit ⁇ C then switches the direction of energization in the Measuring coil 2 and the compensation coil 3 around and again takes one determined number of m measured values, with the same as before described, the procedure is followed. This is done with the Magnetic field sensors My and possibly Mz repeated before again Measured values are recorded by the first magnetic field sensor Mx.
  • Figure 3 goes into an advantageous embodiment of the measurement routine.
  • the control unit ⁇ C first selects a magnetic field sensor and determines the measuring direction for this. Then a timer is started. After this has expired, the actual measurement begins by forwarding measured values recorded with the magnetic field sensor to the control unit ⁇ C.
  • the evaluation of the measured values in the control unit ⁇ C begins after the completion of the sensory measured value acquisition and consists first of all of determining the mean value from the measured values just acquired and storing the calculated mean value.
  • the control unit ⁇ C selects the magnetic field sensor and the measuring direction for a further measurement value acquisition and outputs a control signal to the actuations 8 and 13 for the switching means 9a, 9b and 14a, 14b.
  • the measurement is repeated, it is not necessary to start the timer first, since the measuring arrangement is still in the steady state. Therefore, immediately after the query as to whether the measuring process should be started, the command for its execution can follow. If the control unit ⁇ G, however, one of the parameters Magnetic field sensor "or If the measuring direction "changes, the measuring arrangement must first be prepared for the measurement, which also includes starting the timer. In the manner described here, all the existing magnetic field sensors are processed one after the other. Then the measuring cycle begins again.

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Abstract

Zur Verbesserung einer Vorrichtung zur Ermittlung der magnetischen Feldstärke des Erdmagnetfeldes, insbesondere in einer Fahrzeugnavigationseinrichtung, mit der ein Magnetfeldsensor betreibbar ist und die eine Regeleinrichtung zur Ermittlung der Feldstärke in einem Kompensationsverfahren enthält, wird vorgeschlagen, Schalter und Steuermittel vorzusehen, die zur Erfassung der räumlichen Komponenten des Erdmagnetfeldes für jede Raumrichtung einen einachsigen Magnetfeldsensor zyklisch mit der Regeleinrichtung verbinden, wobei eine an die Regeleinrichtung angeschlossene Steuereinheit für jede Raumrichtung in einem vorgegebenen Takt eine Folge von aufeinanderfolgenden Meßwerten aufnimmt, über die sie jeweils für eine nachfolgende Meßwertauswertung deren Mittelwert bildet und speichert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der magnetischen Feldstärke des Erdmagnetfeldes gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Die Komponenten des Erdmagnetfeldes werden bei vielen automotiven Anwendungen - wie Navigationseinrichtungen, elektronische Kompasse oder Unfalldatenspeichern - durch orthogonal zueinander angeordnete Magnetfeldsensoren erfaßt, die beispielsweise durch Spulen realisiert sind. Um das Erdmagentfeld in zwei Raumrichtungen zu erfassen, werden demnach zwei Magnetfeldsensoren benötigt. Dabei sind die Magnetfeldsensoren in Schaltungsanordnungen eingebunden, die die Signale der Magnetfeldsensoren zu einem transportfähigen und auswertbaren Meßwert aufbereiten. Diese Schaltungsanordnungen bilden die Betriebsschaltung der Magnetfeldsensoren.
Eine gattungsgemäße Betriebsschaltung für einen Magnetfeldsensor ist aus der Schrift DE 195 38 757 C1 bekannt. Zunächst wird die in einem Oszillator betriebene Meßspule zur Festlegung ihres Arbeitspunktes und zur Schaffung eines möglichst linearen Arbeitsbereiches magnetisch vorgespannt. Sodann wird dem Meßfeld, das heißt derjenigen Komponente des Erdmagnetfeldes in Spulenlängsrichtung, durch einen geschlossenen Regelkreis, in welchem der Oszillator die Regelstrecke bildet, ein magnetisches Kompensationsfeld überlagert, wobei der Kompensationsstrom zur Flußdichte des Meßfeldes proportional ist. Zur Eliminierung von Drifterscheinungen, insbesondere von auf das Meßsignal einwirkenden Temperaturdriften, wird die Bestromungsrichtung in den Spulen in einem zeitlichen Takt fortlaufend umgepolt. Das Meßsignal ergibt sich dann aus einer Differenzmessung des erforderlichen Kompensationsstromes für beide Magnetisierungsrichtungen. Es liegt in Form einer Folge diskreter Meßwerte vor.
Zur Erfassung von mehr als einer Komponente des Erdmagnetfeldes sind bei der beschriebenen Meßanordnung mindestens zwei, bei Einbeziehung der dritten Raumrichtung sogar drei baugleiche Betriebsschaltungen vorzusehen. Dies ist nachteilig, weil die gesamte Regelungselektronik mehrfach vorzuhalten ist.
Die beschriebene Betriebsschaltung liefert ihr Meßsignal zur weiteren Auswertung an eine Steuereinheit. Um die Genauigkeit der Messung zu erhöhen, wird eine gewisse Anzahl von aufeinanderfolgenden Meßwerten in einem der Steuereinheit zugeordneten Speicher zwischengespeichert. Sodann berechnet die Steuereinheit den Mittelwert über diese Anzahl von Meßwerten und speichert diesen Mittelwert zur weiteren Signalauswertung. Diese Vorgehensweise ist beispielsweise in der Schrift EP 0 596 320 A1 beschrieben. Bei einer kontinuierlichen Meßwerterfassung in allen Raumrichtungen erfolgt auch die Mittelwertbildung gleichzeitig und parallel für die Meßsignale aus allen Betriebsschaltungen. Hierfür sind in der Steuereinheit erhebliche Speicher- und Rechenmittel zur Verfügung zu stellen, was ebenfalls aus Kostengründen nachteilig ist. Außerdem erzeugt eine solche Vorgehensweise eine recht aufwendige, und damit speicherintensive Struktur für das Steuerprogramm. Man konnte in herkömmlichen gattungsgemäßen Vorrichtungen auf diesen Aufwand aber nicht verzichten, weil die alternative Möglichkeit der Erfassung von einzelnen Momentanwerten je Raumrichtung keine Meßergebnisse mit zufriedenstellender Genauigkeit bereitstellen kann.
Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung aufzuzeigen, die geeignet ist, die Komponenten des Erdmagnetfeldes genau und zeitkorreliert zu erfassen, und zwar unter besonderer Berücksichtigung der in einem Fahrzeug herrschenden Gegebenheiten. Dabei soll von einer Verwendung der beschriebenen Betriebsschaltung für einen Magnetfeldsensor ausgegangen werden. Jedoch ist zu vermeiden, die Betriebsschaltung mehrfach vorzusehen. Das Ziel besteht also darin, den baulichen und programmtechnischen Aufwand für eine gattungsgemäße Vorrichtung, und damit die Kosten für ihre Realisierung, deutlich zu reduzieren, ohne Einbußen an der Qualität der Meßwerte hinzunehmen.
Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen, die für die Anzahl der Raumrichtungen benötigten Magnetfeldsensoren mit einer allen Magnetfeldsensoren zugeordneten Betriebsschaltung zyklisch zu betreiben und in jeder einzelnen Betriebsphase eines bestimmten Magnetfeldsensors mehrere aufeinanderfolgende Meßwerte zur Ermittlung ihres Mittelwertes zu erheben, wobei die Betriebsphasen der Magnetfeldsensoren im Verhältnis zum Änderungsverhalten des Meßfeldes kurz sind.
Der Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, daß die Meßanordnung nur eine einzige Betriebsschaltung benötigt, und dennoch Meßwerte eines räumlichen Magnetfeldes zu erfassen vermag. Ferner werden keine Einzelwerte erhoben, sondern es werden je Raumrichtung bezüglich des Meßzeitpunktes mit ausreichender Genauigkeit miteinander korrelierende Mittelwerte aus kurzen Meßwertfolgen gebildet, deren Aussagegenauigkeit höher ist als die von Einzelmessungen.
Diese Vorgehensweise führt auch zu einer erheblichen Entlastung der Steuereinheit, die der Betriebsschaltung nachgeordnet ist, wobei die Entlastung insbesondere den Speicherbedarf betrifft. Der Parallelbetrieb wird in eine serielle Arbeitsweise überführt, die zu programmtechnischen Vereinfachungen und zu einer besseren Ausnutzung der vorhandenen Rechnerressourcen führt. Hier sei ausdrücklich erwähnt, daß für die beabsichtigten automotiven Anwendungen aus Kostengründen nur aller einfachste Mikrorechner zum Einsatz kommen können und die gefundene Lösung unter diesen extremen Randbedingungen zu würdigen ist.
Anhand von drei Figuren soll die vorgeschlagene Lösung verdeutlicht werden. Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild des Meßaufbaus zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens. Figur 2 zeigt die Betriebsschaltung nach DE 195 38 757 C1, die die vorliegende Lösung weiter entwickelt. Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm für die Sensorsteuerung.
Gemäß der in der Figur 2 dargestellten Betriebsschaltung nach DE 195 38 757 C1 wird ein LC-Oszillator 1 mit einer ersten Spule 2 betrieben. Um die Oszillatorfrequenz fOsz trotz der Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes HE, welches bei den vorgesehenen Anwendungen das Erdmagnetfeld ist, auf die Induktivität 2 konstant zu halten, wird die feldstärkeabhängige, sinusförmige Oszillatorfrequenz fOsz durch eine geeignete Anpassungsschaltung 4 in ein Rechtecksignal umgewandelt und dann einem Frequenz-Spannungsumsetzer 5 zugeleitet, dessen Ausgang mit einem Subtrahierglied 6 verbunden ist, an dem ein der momentanen Oszillatorfrequenz fOsz proportionaler Spannungswert uist von einem fest eingestellten Spannungssollwert usoll, der der idealen Sollfrequenz fsoll des Oszillators entspricht, subtrahiert wird. Die Sollfrequenz fsoll des Oszillators ist diejenige Frequenz, die der Oszillator 1 im unbelasteten Zustand, das heißt in Abwesenheit des Meßfeldes HE, in seinem Arbeitspunkt annimmt, wobei HE die Komponente des zu messenden Magnetfeldes in Spulenlängsrichtung bezeichnet. Die Differenz aus den beiden Spannungswerten usoll und uist wird einem Regler 7 zugeführt, der den Betriebsstrom 1 für die Kompensationsspule 3 derart einstellt, daß die Spannungsdifferenz (usoll - uist) gegen Null geht und die durch das Meßfeld HE bewirkte Veränderung der Induktivität 2 und die daraus resultierende Veränderung der Oszillatorfrequenz fOsz kompensiert wird, wodurch die Oszillatorfrequenz fOsz je nach der Regelgeschwindigkeit des Regelkreises mehr oder weniger konstant bleibt.
Die Amplitude des Betriebsstromes 1 für die Kompensationsspule 3 ist der Stärke der Komponente des Meßfeldes HE in Spulenlängsrichtung direkt proportional und ändert sich damit gleichermaßen wie die Stärke des Meßfeldes. Die eigentliche Meßgröße ist daher durch Auswertung der Amplitude des Betriebsstromes 1 direkt ableitbar. Dazu wird der durch die Kompensationsspule 3 fließende Betriebsstrom I über einen Shuntwiderstand 10 gegen Masse GND geleitet, um den Strom I als Spannungssignal auswertbar zu machen. Da jedoch lediglich der Gleichanteil dieses Spannungssignals ein der Meßgröße proportionales Maß ist, wird das Spannungssignal über ein als Tiefpaß ausgebildetes Siebglied 11 einem Analog-Digital-Umsetzer 12 zur weiteren Verarbeitung zugeführt, die in einer nachgeordneten, in dieser Figur nicht dargestellten Steuereinheit erfolgt.
Zur Umpolung der Bestromungsrichtung der Kompensationsspule 3 werden ihre beiden elektrischen Anschlüsse an Wechselschalter 9a und 9b angeschlossen, welche durch eine Betätigung 8 zeitgleich geschaltet werden. Ebenso ist es vorteilhaft, die beiden elektrischen Anschlüsse der als Meßspule ausgebildeten Induktivität 2 über Wechselschalter 14a und 14b zu führen, die zeitgleich durch eine Betätigung 13 geschaltet werden. So wird der Betriebsstrom I0 durch die Oszillatorspule 2 wechselweise richtungsmäßig umgeschaltet, wodurch parasitäre Stromanteile des Oszillators eliminiert werden. Parasitäre Stromanteile sind Störeinflüsse, die dadurch entstehen, daß das Wechselfeld des LC-Oszillators 1 nicht ideal ist, sondern bedingt durch den schaltungstechnischen Aufbau des Oszillators von einem Gleichanteil überlagert wird, der von einem unvermeidbaren Querstrom im Oszillator 1 resultiert. In der praktischen Realisierung werden die Betätigungen 8 und 13 von der in dieser Figur nicht dargestellten Steuereinheit gesteuert.
Die Figur 1 zeigt nun vereinfacht den vorgeschlagenen Meßaufbau, wobei für jede Raumrichtung ein Magnetfeldsensor Mx, My und Mz vorgesehen ist. Dabei soll jeder Magnetfeldsensor aus einer Spulenanordnung bestehen, wie sie in Figur 2 gezeigt ist. Die ferromagnetisch vorgespannte Meßspule 2 kann dazu mit der Kompensationsspule 3 überwickelt sein, wobei beide Spulen jedoch elektrisch voneinander isoliert bleiben. Es ist vorteilhaft, die Spulen gegenläufig zu wickeln. In der Betriebsschaltung BS, die dem Schaltungsaufbau nach Figur 2 entspricht, sind die Wechselschalterpaare 9a, 9b und 14a, 14b so ausgebildet, daß durch die Betätigungen 8 und 13 die Magnetfeldsensoren Mx, My und Mz zyklisch mit der Regelungselektronik der Betriebsschaltung BS verbunden werden. Die Betätigungen 8 und 13 werden dabei in einem festen Takt von einer Steuereinheit µC, die durch einen Mikrocontroller oder eine andere Logikeinheit realisiert ist, gesteuert. Sie können programmgesteuerte Schaltzustände an Ausgangsbeschaltungen des Mikrocontrollers sein, wodurch die Wechselschalterpaare 9a, 9b und 14a, 14b in eine definierte Stellung gebracht werden.
Die vorgeschlagene Vorgehensweise bringt nun den ersten Magnetfeldsensor Mx mit der Betriebsschaltung in Wirkverbindung. Sodann wird in einem bestimmten Takt eine Anzahl von n Meßwerten aufgenommen und über den A/D-Wandler 12 an die Steuereinheit µC geliefert, die daraus den Mittelwert berechnet und diesen in einem ihr zugeordneten Speicher Sp speichert. Danach schaltet die Steuereinheit µC die Bestromungsrichtung in der Meßspule 2 und der Kompensationsspule 3 um und nimmt wiederum eine bestimmte Anzahl von m Meßwerten auf, mit denen ebenso, wie zuvor beschrieben, verfahren wird. Diese Vorgehensweise wird mit den Magnetfeldsensoren My und gegebenenfalls Mz wiederholt, bevor wieder Meßwerte vom ersten Magnetfeldsensor Mx aufgenommen werden. Dabei sind der Meßtakt und die Anzahl der in einer Meßphase aufgenommenen Meßwerte so zu wählen, daß die innerhalb eines Meßzyklusses erhobenen Meßwerte im Verhältnis zum Änderungsverhalten des Meßfeldes mit ausreichender Genauigkeit korrelieren und im Hinblick auf den mit der Meßwertauswertung verfolgten Zweck als annähernd zeitgleich erfaßt gelten können.
Da die Meßspule 2 jedes beteiligten Magnetfeldsensors in einem Oszillator 1 betrieben wird, ist bei der Festlegung des Meßtaktes zur Vermeidung von Meßfehlern darauf zu achten, daß sich der Oszillator im eingeschwungenen Zustand befindet. Es ist vorteilhaft, zur Bemessung der Wartezeit zwischen der Betätigung der Wechselschalter und der Meßwerterhebung einen der Steuereinheit µC zugeordneten oder gar in ihr integrierten Timer zu verwenden, weil sich dessen Betrieb mit verhältnismäßig geringem Aufwand in das Steuerprogramm einbinden läßt.
Bei der beschriebenen Ausführung der Erfindung hat es sich als ausreichend erwiesen, wenn je Betriebsphase eines Magnetfeldsensors nur eine kleine Anzahl n bzw. m von Meßwerten aufgegriffen wird, über die dann der Mittelwert gebildet wird. Zykluszeiten bis zu einer Sekunde führen unter Berücksichtigung der Meßbedingungen, die sich durch die Erfassung des Erdmagnetfeldes in einem fahrenden Straßenfahrzeug ergeben, noch zu Meßwerten, die als zeitgleich betrachtet werden können, wodurch die für die Meßwertauswertung notwendige Zeitkorrelation der Meßwerterhebungen aus den einzelnen Betriebsphasen der Magnetfeldsensoren gewährleistet ist.
Figur 3 geht auf eine vorteilhafte Ausgestaltung der Meßroutine ein. In dem gezeigten Ablaufdiagramm für die Sensorsteuerung wählt die Steuereinheit µC zunächst einen Magnetfeldsensor aus und legt für diesen die Meßrichtung fest. Danach wird ein Timer gestartet. Nach dessen Ablauf beginnt die eigentliche Messung, indem mit dem Magnetfeldsensor erfaßte Meßwerte an die Steuereinheit µC weitergeleitet werden. Die Meßwertauswertung in der Steuereinheit µC beginnt nach Abschluß der sensorischen Meßwerterfassung und besteht zunächst in einer Ermittlung des Mittelwertes aus den soeben erfaßten Meßwerten sowie aus einer Speicherung des berechneten Mittelwertes. Danach wählt die Steuereinheit µC für eine weitere Meßwerterfassung den Magnetfeldsensor und die Meßrichtung und gibt ein Steuersignal an die Betätigungen 8 und 13 für die Schaltmittel 9a, 9b und 14a, 14b aus. Wenn die Messung wiederholt wird, ist es nicht notwendig, zunächst den Timer zu starten, da sich die Meßanordnung noch im eingeschwungenen Zustand befindet. Daher kann sofort nach der Abfrage, ob der Meßvorgang gestartet werden soll, der Befehl zu dessen Ausführung folgen. Wenn die Steuereinheit µG jedoch einen der Parameter
Figure 00080001
Magnetfeldsensor" oder Meßrichtung" ändert, muß die Meßanordnung zunächst für die Messung vorbereitet werden, wozu auch das Starten des Timers gehört. Auf die hier beschriebene Weise werden nacheinander alle vorhandenen Magnetfeldsensoren abgearbeitet. Danach beginnt der Meßzyklus von vorne.
An der Programmstruktur fällt auf, daß zwei sich gegenseitig triggernde Kreisläufe bestehen, die unabhängig von anderen Teilen des Steuerprogramms ablaufen, denn üblicherweise wird in einer gattungsgemäßen Vorrichtung die Steuereinheit µC auch noch für weitere Aufgaben eingesetzt, zB zur Ansteuerung von Anzeigemitteln oder ähnlichem. Das vorgeschlagene sequentielle Vorgehen in einer Meßroutine, die von Unterbrechungen frei ist, die von äußeren Prozessen herrühren, führt unter den bestehenden Gegebenheiten zu einer optimalen Ausnutzung der Prozessorressourcen.

Claims (3)

  1. Vorrichtung zur Ermittlung der magnetischen Feldstärke des Erdmagnetfeldes, insbesondere in einer Fahrzeugnavigationseinrichtung, mit der ein Magnetfeldsensor betreibbar ist und die eine Regeleinrichtung zur Ermittlung der Feldstärke in einem Kompensationsverfahren enthält,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Schalter und Steuermittel vorgesehen sind, die zur Erfassung der räumlichen Komponenten des Erdmagnetfeldes für jede Raumrichtung einen einachsigen Magnetfeldsensor zyklisch mit der Regeleinrichtung verbinden, wobei eine an die Regeleinrichtung angeschlossene Steuereinheit für jede Raumrichtung in einem vorgegebenen Takt eine Folge von aufeinanderfolgenden Meßwerten aufnimmt, über die sie jeweils für eine nachfolgende Meßwertauswertung deren Mittelwert bildet und speichert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß unter Berücksichtigung der Meßbedingungen, die sich durch die Erfassung des Erdmagnetfeldes in einem fahrenden Straßenfahrzeug ergeben, die Verbindungszeiten der einzelnen Magnetfeldsensoren mit der Regeleinrichtung so gewählt sind, daß die jeweiligen zu einem Meßzyklus gehörenden Meßwerterhebungen im Hinblick auf ihre von der Meßwertauswertung geforderten Zeitkorrelation noch als zeitgleich gelten.
  3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Steuereinheit die zyklische Ansteuerung der Magnetfeldsensoren sowie den mit ihnen durchgeführten Meßvorgang unabhängig von anderen Programmteilen vornimmt.
EP98112436A 1997-07-12 1998-07-04 Vorrichtung zur Ermittlung der magnetischen Feldstärke des Erdmagnetfeldes, insbesondere in einer Fahrzeugnavigationseinrichtung Expired - Lifetime EP0890847B1 (de)

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DE19729896A DE19729896A1 (de) 1997-07-12 1997-07-12 Vorrichtung zur Ermittlung der magnetischen Feldstärke des Erdmagnetfeldes, insbesondere in einer Fahrzeugnavigationseinrichtung

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EP0890847A3 EP0890847A3 (de) 2001-08-22
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AT (1) ATE277358T1 (de)
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